Fascinatie van het heelal - Huwelijk in de cleanroom

Fascinatie van het heelal - Huwelijk in de cleanroom

Astronaut Prof. Dr. Ulrich Walter is Keynote Speaker op het Cleanzone Congres

Hij heeft de aarde vanuit de ruimte gezien, vandaag stuurt hij de volgende generatie de ruimte in: Dr. Ulrich Walter, astronaut en professor voor lucht- en ruimtevaarttechnologie, is keynote spreker op het Cleanzone Congres in Frankfurt am Main. Het nieuwe kennisplatform gaat parallel aan de Cleanzone van start, de internationale vakbeurs voor cleanroomtechnologie op 24 en 25 oktober 2012.

In zijn keynote „Clean Room, Clean Space – Cleanroom Technology in Space Missions“ op de eerste congresdag spreekt Prof. Dr. Walter over het werk in de ruimte, trouwen in de cleanroom en het vitale belang van netheid in het laboratorium: „Reinheid is het draaipunt voor succes in de ruimte. Dit geldt zowel voor de wetenschappelijke resultaten als voor het overleven in het ruimtestation“, zegt de ervaren astronaut. In 1993 vloog hij als payload-specialist mee met de D2-missie naar de ruimte. Vandaag doet hij onderzoek en geeft hij les aan de TU München en bouwt hij satellieten voor actuele ruimtevaartprojecten.

Trouwen en spionagebescherming in de cleanroom: Interview met Prof. Dr. Ulrich Walter

U spreekt als keynote spreker op het Cleanzone Congres. Wat is uw onderwerp in Frankfurt?
De cleanroomtechnologie speelt een centrale rol in bemande en onbemande ruimtevaart. In de ruimte moet alles 100 procent schoon zijn, anders riskeer je levens en missie. Daarom spreek ik over de concrete toepassingsgebieden van cleanrooms in de ruimtevaart en hun bijzondere eisen - en natuurlijk ook over de fascinatie voor de ruimte.

In welke gebieden raakt de cleanroomtechnologie de ruimtevaart?
In principe in alle, want het ruimtestation is simpelweg één grote cleanroom. Van het kleinste schroefje tot de volledige inrichting moeten alle componenten minimaal stofvrij, zo niet kiemvrij zijn. Afhankelijk van de verschillende eisen werken wij in cleanrooms van alle klassen. Vooral de eisen in de optiek zijn groot. Zelfs bij de Hubble-ruimtetelescoop moesten bijvoorbeeld vanwege de hoge resolutie lenzen en behuizingen tijdens fabricage, montage en gebruik stofvrij worden gehouden, wat vanwege de omvang van de telescoop een grote uitdaging was.

In het onderzoek hebben cleanrooms een tweede zeer belangrijke functie: de toegangscontrole. Er wordt niet alleen nauwkeurig gecontroleerd en geregistreerd wie het laboratorium betreedt, maar er gelden ook uiterst restrictieve toegangsrechten. Zo wordt voorkomen dat onbevoegden toegang krijgen tot geheime informatie. Cleanrooms vormen dus ook een instrument ter bescherming tegen spionage.

Welke rol speelde de cleanroomtechnologie toen u in 1993 als wetenschapsastronaut werkte aan de D2-missie in de ruimte?
Ik was als onderzoeksastronaut verantwoordelijk voor de payload, dus het toenmalige ruimtelaboratorium Spacelab in de laadruimte van de Space Shuttle. Waarschijnlijk heb ik in de jaren van voorbereiding meer tijd in cleanrooms doorgebracht dan erbuiten, want de experimenteerinstallaties en het Spacelab zelf, waar we op moesten trainen, werden voor de missie in cleanrooms gebouwd en opgeslagen. Het Spacelab stond bij EADS Astrium in Bremen, dat velen nog kennen onder de naam DASA. De experimenteerinstallaties die in het Spacelab werden ingebouwd, werden bij verschillende internationale onderzoeksinstellingen gebouwd en getest. Meestal heb ik daar ter plaatse mee getraind. Voor de vlucht werden alle experimenteerinstallaties naar Bremen gebracht en daar met het ruimtelaboratorium „gehuwd“, dus geïntegreerd. Belangrijk: bij dit hele proces - van fabricage via testen en transport tot de koppeling - moeten de onderdelen altijd onder cleanroomcondities worden gehouden.

Welke bijzondere voorwaarden moeten cleanrooms tegenwoordig in de praktische ruimtevaarttoepassingen hebben?
Het onderzoekslaboratorium in de ruimte van vandaag is het ruimtestation ISS. Het zal tot minstens 2020, dus meer dan 20 jaar, operationeel blijven. In die tijd wordt er in het station niet gestofzuigd noch achter de instrumenten of racks schoongemaakt. De atmosfeer in de ISS moet dus zo schoon zijn dat schoonmaken overbodig is. Omdat de astronaut, net als elke mens, vocht uitademt en organische verbindingen afgeeft, bestaat het risico op schimmelvorming. Daarom moeten ruimtestations niet alleen stofvrij, maar ook kiemvrij worden gehouden. Als dit niet wordt gewaarborgd, zouden ze na korte tijd niet meer bruikbaar zijn.

Hoe verschilt de cleanroom in de ruimte van die op aarde?
De cleanrooms die in de ruimtevaart worden gebruikt, verschillen niet wezenlijk van die in andere industrieën - misschien afgezien van twee factoren: Ten eerste is het ruimtestation een gesloten systeem. Dat betekent dat er niet zoals op aarde altijd verse gefilterde lucht kan worden toegevoerd. Dienovereenkomstig mogen de materialen die in de ISS worden gebruikt, niet uitgassen of op enigerlei wijze geuren ontwikkelen. Dit zou het werken voor de astronauten ondraaglijk maken. Daarom vind je op de ISS bijvoorbeeld veel meer metalen oppervlakken dan kunststof. Ten tweede zijn satellieten tot tien meter lang en moeten ze op aarde volledig en rechtop in cleanrooms worden vervaardigd. De benodigde hoogte van de ruimte vormt hier een zekere uitdaging.

Wat is de grootste uitdaging voor mensen bij het werken in de ruimte?
Een van de grootste problemen waarmee astronauten te maken krijgen, is de psychische belasting. Ze werken maandenlang in een volkomen steriel, technisch omgeving, op de kleinste ruimte, zonder planten, zonder afwisseling. Dat betekent stress. Daarom worden ruimtevaarders niet alleen geselecteerd op opleiding, kennis en fysieke gesteldheid, maar ook op hun persoonlijke eigenschappen en psychische stabiliteit.

Welke maatregelen worden genomen om de hygiëne in de shuttle te waarborgen?
Omdat het hele ruimtestation, van slaap- tot werkruimte, een cleanroom-installatie is, is hier alles uiterst goed georganiseerd en geperfectioneerd: van de nauwkeurig verpakte, steriele kleding tot het voorgerepte, verzegelde voedsel. Sommige gebieden zijn gemakkelijker te controleren, andere minder. Bijvoorbeeld het omgaan met water is gevaarlijk, omdat zwevende spatters niet in de elektronica van instrumenten en racks mogen komen. Maar ook alledaagse zaken zoals scheren worden een uitdaging. Hiervoor zijn bijvoorbeeld speciale scheermessen ontwikkeld die de stoppels direct opzuigen.

U werkt aan de TU München in onderzoek en bouwt daar samen met uw studenten satellieten. Welke cleanroomklassen gebruikt u?
Omdat wij satellieten bouwen zonder gevoelige optische instrumenten, hebben wij een cleanroom van klasse ISO 6.

Hoe is de rol van cleanrooms sinds uw ruimtevlucht in 1993 veranderd?
Ik heb al 25 jaar contact met cleanroomtechnologie, maar het principe is weinig veranderd. De innovaties zitten vooral in de details. Zo wordt tegenwoordig bijvoorbeeld consequenter gewerkt met verhoogde inwendige druk in de laboratoria om contaminaties van buitenaf te voorkomen en wordt er gelet op het voorkomen van spanningsoverspanningen op elektronische onderdelen door luchtvochtigheid, geleidende vloerbedekking en directe aarding.

Welke uitdagingen moet de cleanroomtechnologie in de toekomst vooral aangaan?
De cleanrooms zijn vandaag al zo goed dat we er perfect in kunnen werken. Natuurlijk zijn er altijd mogelijkheden tot optimalisatie - bijvoorbeeld op het gebied van comfort. Want als je als astronaut maandenlang op een krappe ruimte zonder groen en frisse lucht moet werken, is de kleinste verbetering goud waard.

Wat zijn de meest dringende taken in de ruimtevaart?
De grootste uitdaging is momenteel de optimalisatie van de hulpbronnen in de gesloten processen op een ruimtestation. Het is logisch, want alles wat in de ruimte wordt verbruikt, moet van de aarde worden meegenomen. De vragen zijn dus: Hoe kan ik de verbruikte lucht nog effectiever regenereren? Of: Hoe zet ik afvalwater, inclusief dat van het toilet, nog efficiënter om in drinkwater? Hier zijn innovaties nodig.

Apropos innovaties: veel technologieën uit de ruimtevaart worden toegepast in andere industrieën. Hoe zit dat voor cleanroomtechnologie?
Hier is de ruimtevaart meer gebruiker dan aanjager. We gebruiken de technologie die er is en hoeven slechts weinig aan te passen. Er zijn echter ook enkele gebieden waar de eisen zo hoog zijn dat we de sector zeker uitdagen, vooral zoals genoemd bij de bouw van ruimtetelescopen en bij bijzonder grote cleanrooms.

Op uw website van de TU München waarschuwt u bij de presentatie van uw studieprogramma: „Maar let op: uit ervaring moet u rekening houden dat u door deze brede opleiding niet alleen met aanbiedingen uit de lucht- en ruimtevaart moet rekenen!“ Waar ziet u vooral grote kansen voor uw afgestudeerden?
Het is inderdaad zo dat meer dan de helft van onze afgestudeerden niet in de lucht- en ruimtevaart werkt. Slechts ongeveer 20 procent gaat de luchtvaart in en evenveel blijft in de ruimtevaart. De reden is heel eenvoudig: de lucht- en ruimtevaart is een cross-overtechnologie bij uitstek. Hier komen alle technologieën en methoden samen die moderne apparaten van vandaag kenmerken: mechatronica, embedded systemen, software, geavanceerde meettechnieken, hyperspectrale sensoren, optische instrumenten, hardware in de lus, projectmanagement, systeemtechniek en natuurlijk cleanroomtechnologie. Mensen met dit spectrum worden in alle industrieën met open armen ontvangen en krijgen zeer goede aanbiedingen, bijvoorbeeld van autofabrikanten. Bij ons in Zuid-Bayern gaan natuurlijk velen naar BMW en Audi, waar tegenwoordig al veel in cleanrooms wordt gewerkt in ontwikkeling en onderzoek.

Een laatste vraag: Wanneer vliegen we naar Mars?
In november 2046. De datum is vastgelegd omdat zich slechts eens in de 15 jaar een ideaal lanceervenster voordoet, waarin Mars en Aarde bijzonder gunstig ten opzichte van elkaar staan. De benodigde technologieën bestaan in principe al en we zouden dus nu al kunnen vertrekken. Maar de missie zou simpelweg te duur en te onzeker zijn, omdat niet alle technologieën al getest zijn. 2031 zou daarvoor te kort zijn, omdat we eerst naar de maan moeten om ze daar uit te proberen. Maar in 2046 is het zover: na de lancering in april/mei 2046 en een reis van 200 dagen bereiken we in november 2046 de rode planeet. Belooft.

Cleanzone - Vakbeurs en congres

Het Cleanzone vakcongres in Frankfurt is een nieuwe branche- en landgrensoverschrijdende kennisplatform voor cleanroomtechnologie en biedt gebruikers en fabrikanten wetenschappelijk onderbouwde en onafhankelijke kennis van internationale experts. Sprekers zijn onder andere Koos Agricola (ICCCS International Confederation of Contamination Control Societies), Dr. Udo Gommel (Fraunhofer IPA), Conor Murray (3dimension Cleanroom en voorzitter van de Ierse cleanroomvereniging), Joachim Ludwig (Colandis), Gabriele Schmeer-Lioe (Instituut voor Textiel- en Verfahrenstechniek Denkendorf) en Florian Dittel (Dittel Engineering).

Het congres vindt gelijktijdig met Cleanzone plaats. De nieuwe vakbeurs richt zich op alle bedrijven en sectoren die al cleanrooms gebruiken of dit nu van plan zijn. Bezoekers zijn onder andere beslissers uit de chemie, geneeskunde, farmacie, voedingsmiddelen, nanotechnologie, optiek en laser, micro-elektronica, automotive, lucht- en ruimtevaarttechniek. Als exposanten presenteren zich fabrikanten van cleanroominstallaties en -techniek, bouwonderdelen en verbruiksartikelen, waaronder bedrijven als BSR, CAS Clean-Air-Service, Colandis, Decontam, Dycem, Hydroflex, Kimberly-Clark, PPS Pfennig, Weiss en WISAG.